CN101741728B

CN101741728B - 一种媒体访问控制地址表的比较方法和装置

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Publication number: CN101741728B
Application number: CN2009102216315A
Authority: CN
Inventors: 张海峰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: CN101741728A

Abstract

本发明公开了一种媒体访问控制(MAC)地址比较的方法，在数据通讯设备内开辟两个缓冲区，将芯片的MAC地址表复制到所开辟的缓冲区中；每个MAC地址表包括一个以上桶，每个桶包括至少一个表项；比较两个缓冲区内两个MAC地址表中相同位置的两个桶的内存，两个桶内存不同时，比较桶内的表项。本发明还同时公开了一种MAC地址比较的装置，采用本发明的方法和装置，能快速提高比较速度，降低设备的处理时间，提高设备的利用率。

Description

一种媒体访问控制地址表的比较方法和装置

技术领域

本发明涉及媒体访问控制(MAC)技术，尤其涉及一种MAC地址表的比较方法及装置。

背景技术

随着数据通讯技术的发展，数据通讯设备的报文转发都由交换芯片和网络处理芯片硬件实现，为了实现报文转发，需要在数据通讯设备内部维护一个MAC地址表，表内的MAC地址与数据通讯设备所包含的芯片的MAC地址同步。这里，所述芯片包括交换芯片和网络处理芯片；所述MAC地址分为静态MAC地址和动态MAC地址，其中，静态MAC地址是用户配置或各种网络认证协议和地址解析协议下发的，需要从数据通讯设备的MAC地址表同步到各芯片的MAC地址表，静态MAC地址表的内容是不变的；动态MAC地址是芯片自动学习和老化的，需要周期性的从各芯片的MAC地址表同步到数据通讯设备的MAC地址表。

动态MAC地址表的同步，由数据通讯设备的MAC地址管理模块将芯片内的MAC地址表复制到数据通讯设备的内存进行比较，来检测芯片动态MAC地址的变化，如果芯片的MAC地址有更新，就会将更新的部分同步到数据通讯设备的MAC地址表中，所述的更新指MAC地址的学习和老化。

通常情况下，有两种方法进行动态MAC地址表的检测：第一种是，将同一个芯片在两个时间点的MAC地址表复制到内存，数据通讯设备的MAC地址管理模块比较这两个MAC地址表，计算两个MAC地址表的差集，检测芯片在这个时间间隔内学习和老化的MAC地址表项；第二种是，将多个芯片在同一时间点的MAC地址表复制到内存，数据通讯设备的MAC地址管理模块对这些 MAC地址表进行比较，计算这些芯片MAC地址表项的合集，以形成整个设备的MAC地址表。

MAC地址表为散列表，存储MAC地址需要一定的MAC地址空间，因为需要的MAC地址空间是一个非常庞大的数字，为2的47次方大小，为减少冲突和溢出，需要将MAC地址压缩存储在芯片或者数据通讯设备的存储空间中，形成MAC地址表。一般，MAC地址表以桶(Bucket)的形式存储，每个桶又可以存放一定数量的表项，表项的数量由哈希(Hash)映射的规则决定。这里，所述Hash映射是一个由MAC地址空间到存储空间的压缩映射，每个映射地址对应一个桶，桶内存储压缩的MAC地址。其中，所述的映射地址为：由MAC地址空间中的MAC地址通过Hash函数计算得到的该MAC地址在Hash表中的位置，即在MAC地址表中的位置；所述的表项为MAC地址，桶里的表项是没有顺序的，所以每个桶是一个集合数据结构。

现有技术中，同步动态MAC地址表的一般过程是：数据通讯设备的MAC地址管理模块将芯片MAC地址表复制到内存，将桶解压缩，然后顺序循环比较桶内的表项。该过程中，由于表项在桶内存储的无序性特点，给散列表的比较增加了难度，比如：可能出现两个包含完全相同MAC地址表项的桶，表项存储顺序不同，但这两个桶是完全相同的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种MAC地址表的比较方法和装置，能快速提高比较速度，降低设备的处理时间，提高设备的利用率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种媒体访问控制MAC地址表的比较方法，包括：

在数据通讯设备内开辟两个缓冲区，将芯片的MAC地址表复制到所开辟的缓冲区中；每个MAC地址表包括一个以上桶，每个桶包括至少一个表项；

比较两个缓冲区内两个MAC地址表中相同位置的两个桶的内存，两个桶内存不同时，比较桶内的表项。

上述方案中，所述比较两个桶的内存，两个桶内存不同时，比较桶内的表项具体包括：

A、选取两个缓冲区中MAC地址表内相同位置的桶；

B、比较所选取的两个桶的内存大小，如果两个桶的内存大小相同，则执行步骤C；如果两个桶的内存大小不同，则进行桶内表项的比较，之后执行步骤C；

C、判断是否比较完所有的桶，如果比较完，则结束当前处理流程；如果未比较完，则选取下一组相同位置的桶继续比较，返回步骤A。

上述方案中，步骤B所述进行桶内表项比较具体包括：

检测第一MAC地址表第一桶的第一表项，确定第一表项为非空时，

检测第二MAC地址表第一桶第一表项的数组元素，数组元素为0时，检测第二MAC地址表第一桶第一表项，确定第一表项为空时，将其标记数组元素置位为2，确定第一表项为非空时，比较第一MAC地址表第一桶的第一表项与第二MAC地址表第一桶的第一表项的内存，如果内存相同，则分别将两个第一表项的数组元素置位为1；如果内存不同，则继续比较第一MAC地址表第一桶的第一表项与第二MAC地址表第一桶的第二表项的内存；数组元素为非0时，继续比较第一MAC地址表第一桶的第一表项与第二MAC地址表第一桶的第二表项的内存；

确定第一表项为空时，将其标记数组元素置位为2，继续比较第一MAC地址表第一桶的下一表项与第二MAC地址表的第一桶的相同位置的表项。

上述方案中，进一步包括：

在缓冲区中为每个桶创建标记桶内表项状态的标记数组，标记数组中的元素和桶内的表项相对应。

上述方案中，所述数组元素取值为：0或1或2；

所述表项状态为：在对应桶里没有相同表项；或在对应桶里有相同的表项；或表项为空。

上述方案中，所复制到缓存区中的MAC地址表为：同一个芯片在不同时间点复制的MAC地址表；或为不同芯片在同一时间点复制的MAC地址表，所述不同芯片类型相同。

上述方案中，进一步包括：通过数组元素记录本次的表项比较结果。

本发明还提供了一种MAC地址表的比较装置，包括MAC地址管理模块和缓冲区；其中，

MAC地址管理模块，用于在数据通讯设备内存开辟两个缓冲区，复制芯片的MAC地址表，比较所述MAC地址的相同位置的桶内存，桶内存不同的，比较桶内的表项；所述复制芯片的MAC地址表，比较所述MAC地址的相同位置的桶内存，为：复制芯片的MAC地址表到所开辟的缓冲区中，比较两个缓冲区内两个MAC地址表中相同位置的两个桶的内存；

缓冲区，用于保存MAC地址管理模块复制的芯片的MAC地址表。

上述方案中，所述MAC地址管理模块，进一步用于比较桶内的表项。

本发明所提供的MAC地址比较方法和装置，先对桶内存进行比较，不解析桶的内容，对桶内存不相同的，再进行桶内表项的比较；并且，总是优先验证发生概率大的情况，如此，可有效降低设备的处理时间。另外，通过记录比较结果，在后续的比较中可以利用上一次比较的结果，更加快了比较的速度，从而在完成动态MAC地址表同步的同时，提高了设备的利用率。

附图说明

图1为本发明中MAC地址的比较方法实现流程示意图；

图2为本发明中桶内表项比较的实现方法流程示意图；

图3为本发明中缓冲区所包含的内容示意图；

图4为本发明中MAC地址的比较装置组成示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：数据通讯设备在内存开辟两个缓冲区，周期性的将芯片的MAC地址表复制到缓冲区，所述的MAC地址表包括桶和表项两个层次，先进行桶内存的比较，不解析桶的内容；对桶内存不相同的，再进行桶内表项的比较；并且，对每个表项通过标记数组元素方式进行标记，根据数组元素的不同，可以统计两个MAC地址表中学习和老化的MAC地址。

下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明，如图1所示，本发明的MAC地址表比较方法包括以下步骤：

步骤101，数据通讯设备在内存开辟两个缓冲区，周期性的将芯片的MAC地址表复制到缓冲区中；

所述MAC地址表有两种情况：一种情况是，同一个芯片在不同时间点复制的MAC地址表，数据通讯设备轮流使用所开辟的两个缓冲区，两个缓冲区中保存有同一个芯片在不同时间点的MAC地址表；另一种情况是，不同芯片在同一时间点复制的MAC地址表，所述不同芯片要为同一类型，数据通讯设备在同一时间将不同芯片的MAC地址表分别复制到两个缓冲区中。

举例来说，假设两个缓冲区的MAC地址表分别为B和C，每个MAC地址表内可以有m个桶，分别为B₁，B₂......B_m以及C₁，C₂......C_m，每个桶有s个表项，其中，桶内的表项可能为空值。MAC地址表内桶的数量由芯片的内存空间决定，同一类型的芯片的MAC地址表以及同一芯片不同时间点的MAC地址表的桶的数量以及桶内表项的数量是相同的。

步骤102，MAC地址管理模块选取两个缓冲区中MAC地址表内相同位置的桶；

这里，以MAC地址表B和C为例，相同位置可以是选取桶B₁和桶C₁，之所以选取相同位置的桶，是因为MAC地址表内桶的位置是固定的。

步骤103，MAC地址管理模块比较所选取的两个桶的内存大小，如果两个桶的内存大小相同，则执行步骤105；否则，执行步骤104；

这里，以桶B₁和桶C₁为例，MAC地址管理模块不解析桶B₁和桶C₁的内容，直接比较桶B₁和桶C₁的内存大小，如果桶B₁和桶C₁内存相同，则执行步骤105；否则，执行步骤104。

步骤104，进行桶内表项的比较，表项比较完成后，执行步骤105。

步骤105～106，MAC地址管理模块判断是否比较完所有的桶，如果未比较完，则选取下一组相同位置的桶，执行步骤103；否则，当前处理流程结束。

这里，MAC地址管理模块每次选取一组位置相同的桶进行比较，如：B₁和C₁、B₂和C₂、......、B_m和C_m，以此类推，直到比较完MAC地址表中的所有桶，进而完成MAC地址表的同步。

下面结合附图进一步描述步骤104中桶内表项的比较方法，表项的具体比较流程如图2所示。B和C中相同位置的桶B₁和桶C₁，如图3所示，桶B₁与桶C₁分别属于不同的缓冲区，每个桶含有s个表项。MAC地址管理模块为桶B₁与桶C₁各创建一个标记数组，分别为A₁和A₂，每个标记数组有s个数组元素，为M₁，M₂......M_s，s个数组元素分别记录对应的桶内的s个表项的比较结果，所述的数组元素可以有三个取值：0，表示表项在对应桶中没有相同表项；1，表示表项在对应桶中有相同的表项；2，表示表项为空。初始时数组A₁和A₂的所有元素均置为0。

以从桶B₁的第一表项开始比较为例，将桶B₁的第一表项与桶C₁相同位置的表项开始比较，并依次比较桶C₁内所有的表项，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤201，MAC地址管理模块检测当前所选取表项是否为空，如果为空，执行步骤202；反之，执行步骤203。

由于从桶B₁的第一表项开始，本步骤中，首次选取桶B₁的第一表项检测。

步骤202，MAC地址管理模块将当前选取表项对应的数组元素置位为2，然后执行步骤209；比如：将桶B₁的第一表项A₁[M₁]置位为2。

步骤203，MAC地址管理模块选取并检测桶C₁的相同位置的表项，判断当前表项的数组元素是否为0，如果是，则执行步骤204；否则，执行步骤208；

这里，之所以从对应位置的表项开始检测是因为在两次检测期间表项的位置不变的概率较大，本发明优先验证概率大的情况，如此，可以快速结束循环，降低设备的处理时间。

比如：选取并检测第一表项的数组元素A₂[M₁]时，先判断A₂[M₁]是否为0，如果为非0，说明桶C₁的第一表项已经和桶B₁之前的某个表项相等，或者桶C₁的第一表项为空，这两种情况下，桶B₁的第一表项都不用再和桶C₁的第一表项进行比较，则执行步骤208；如果A₂[M₁]为0，说明桶C₁的第一表项与桶B₁中的表项没有相等的，或者为第一次比较，因为标记数组的初始化为0，则执行步骤204。

步骤204，MAC地址管理模块检测桶C₁的当前选取表项是否为空，如果为空，则执行步骤205；反之，执行步骤206。

步骤205，MAC地址管理模块将桶C₁的当前选取表项的数组元素置位为2，然后执行步骤208；比如：将桶C₁的第一表项A2[M₁]置位为2。

步骤206，MAC地址管理模块比较桶B₁当前选取表项与桶C₁当前选取表项内存是否相同，如果相同，则执行步骤207，如果不同，执行步骤208。

步骤207，MAC地址管理模块将桶B₁当前选取表项的标记数组如A₁[M₁]、以及桶C₁第一表项的标记数组如A₂[M₁]均置位为1，然后执行步骤209。

步骤208，MAC地址管理模块判断桶B₁当前选取表项是否与桶C₁中所有的表项比较完毕，如果是，则执行步骤209；反之，执行步骤203；

与步骤203相比，所不同之处仅在于：原来要比较的是桶B₁的第一表项与桶C₁的第一表项，现在要比较的是桶B₁的第一表项与桶C₁的下一个表项也就是第二表项。

步骤209，MAC地址管理模块判断B₁桶内的表项是否已经比较完毕，如果是，则执行步骤210，否则，执行步骤201；

与步骤201相比，所不同之处仅在于，原来要比较的是桶B₁的第一表项与桶C₁的第一表项，现在要进行的是桶B₁的下一个表项即第二表项与桶C₁相同位置的表项即第二表项进行比较。

步骤210，如果缓冲区内的MAC地址表是同一芯片不同时间的复制，假设B属于先复制的MAC地址表，C属于后复制的MAC地址表，那么，桶B₁取值为0的数组元素所对应的MAC地址即为老化的MAC地址，桶C₁取值为0的数组元素所对应的MAC地址即为学习的MAC地址；

如果缓冲区内的MAC地址是不同芯片但是同一类型，在同一时间的复制，那么，桶B₁以及桶C₁中取值为0的数组元素所对应的MAC地址即为更新的 MAC地址。

MAC地址管理模块会记录本次的比较结果，从而加快后续的比较速度。

为实现上述方法，本发明还提供了一种MAC地址表比较的装置，如图4所示，该装置包括MAC地址管理模块401和缓冲区402，其中：

MAC地址管理模块401，用于在数据通讯设备开辟两块缓冲区，存放复制的芯片的MAC地址表；比较MAC地址表内相同位置的桶内存，桶内存不同时，进一步比较桶内的表项；

缓冲区402，用于分别存放不同的MAC地址表，MAC地址表包括桶和表项两个层次，每个桶都有相应的数组变量；

这里，所述不同的MAC地址表可以是同一个芯片不同时刻的MAC地址表，也可以是不同芯片相同时刻的MAC地址表。

MAC地址管理模块401，进一步用于在缓冲区为每个桶创建数组变量，用于标识桶内的表项的内容；所述数组变量元素可以有三个取值：0，表示表项在对应桶中没有相同表项；1，表示表项在对应桶中有相同的表项；2，表示表项为空。

MAC地址管理模块401在进行桶内表项比较时，具体包括：从桶内相应位置的表项开始比较，并且将比较的结果通过数组变量的元素进行标记。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种媒体访问控制MAC地址表的比较方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的比较方法，其特征在于，所述比较两个桶的内存，两个桶内存不同时，比较桶内的表项具体包括：

A、选取两个缓冲区中MAC地址表内相同位置的桶；

3.根据权利要求2所述的比较方法，其特征在于，步骤B所述进行桶内表项比较具体包括：

4.根据权利要求1、2或3所述的比较方法，其特征在于，该方法进一步包括：

5.根据权利要求4所述的比较方法，其特征在于，所述数组元素取值为：0或1或2；

6.根据权利要求4所述的比较方法，其特征在于，所复制到缓存区中的MAC地址表为：同一个芯片在不同时间点复制的MAC地址表；或为不同芯片在同一时间点复制的MAC地址表，所述不同芯片类型相同。

7.根据权利要求4所述的比较方法，其特征在于，该方法进一步包括：通过数组元素记录本次的表项比较结果。

8.一种MAC地址表的比较装置，其特征在于，该装置包括MAC地址管理模块和缓冲区；其中，

缓冲区，用于保存MAC地址管理模块复制的芯片的MAC地址表。

9.根据权利要求8所述的比较装置，其特征在于，所述MAC地址管理模块，还用于为每个桶创建记录桶内表项状态的标记数组，标记数组中的元素与桶内的表项相对应。

10.根据权利要求8或9所述的比较装置，其特征在于，所述MAC地址管理模块，进一步用于比较桶内的表项。